三章医学超声仪器.pptVIP

第三章 医学超声仪器 物体的机械振动产生波，波的频率取决于物体的振动频率。频率范围在2×104~ 3×108赫兹的波称为超声波。 一个多世纪前，科学家们就发现石英等晶体薄片具有“压电效应”。1928年，R.W.Wood等人首先应用超声波作为生物学方面的研究手段。本世纪四十年代，Firestone等人开创了利用超声波诊断疾病的先例，将工业无损伤检测用的超声脉冲回波技术，即类似于现代雷达或声纳的回波测距技术，移用到医院诊断方面，也就是A型超声仪器，开创了超声显像诊断的历史。 四十年代末，超声医学作为一门学科已初具雏形。五十年代，超声心动图仪，即M型仪器取代了A型超声仪器，它可对心脏瓣膜的运动规律作连续的动态描记。在此基础上，又出现了手动扫描二维断层成像仪，这为发明自动扫描二维断层成像仪即B型超声仪器打下了基础。其间，还有人提出将超声多普勒效应用于医学临床诊断。六十至七十年代是B型超声仪器出现并极大发展的时期，出现了机械直线扫描、机械扇形扫描、电子直线扫描及电子扇形扫描等仪器，并且超声CT的研究工作开始进行，A型超声仪器也逐渐被淘汰。 八十年代，随着微型计算机研究与应用的飞速发展，超声智能化的步伐加快。利用微机与超声诊断仪器相结合，可以简化临床操作，实现信号处理、变换、计算和判断等过程的自动进行。另外，将脉冲超声多普勒血流仪与B超相结合，还产生了双功能超声诊断仪。进入九十年代，彩色B超诞生，它可以在显示动态心脏黑白图像的同时，显示动态多普勒血流的彩色图像在心脏内的分布，不论在图像的分辨率和清晰度上，还是疾病诊查的可靠性上，都达到了相当高的水平，是目前医院必备的医学诊断仪器。 医学诊断上所使用的超声波频率一般为0.5MHz~15MHz，多是由压电晶体一类的材料制成的超声探头产生的。利用压电陶瓷或晶体的正压电效应和逆压电效应，可以将其做成超声波发射和人体组织反射波接收的器件，即超声换能器，它是超声诊断仪器的重要部件，也称探头。 压电效应及超声探头 如果知道超声波的传播速度与传播时间，便可算出超声波在人体内传播的深度，其表达式见公式：c=λf 其中，c是超声波的声速，λ是超声波波长，f是超声波频率。 医学上正是通过探查某些组织的深度或大小来判断病灶的性质和状况。 医学超声波诊断仪 A型超声波诊断仪 M型超声波诊断仪 B型超声波断层显像仪 超声多普勒血流仪、成像仪与彩超 超声三维成像系统（超声CT） 3.1 A型超声波诊断仪 A型超声诊断仪是1947年出现的幅度调制式的仪器，我国于1958年开始生产。A超的同步电路产生几百Hz到2KHz的正负电脉冲，使发射电路产生持续1.5~5μs的高频电脉冲。探头在高频电脉冲的激励下，产生超声振动，发射超声波。超声波在人体内传播，遇到不同组织的界面时，产生反射波—回波。探头接收反射波后，将其转换成电脉冲，进入接收电路，再通过检波和放大等电路，送到示波器的垂直偏转板上，而示波器的水平偏转板上加载的是时基锯齿波，即扫描电压。因此，示波器的荧光屏上的横坐标代表超声波的传播时间，一般以13.33μs为一大格；而纵坐标显示的是回波的幅度与形状。 A超可以应用于医学各科的检查，尤其对眼科和妇科疾病方面的病灶深度、大小、脏器厚薄以及病灶的物理性质等检查比较方便准确。但A超的回波图只能体现局部组织信息，无法反映解剖形态，现已被M超和B超取代。 A型超声仪器工作原理方框图 同步电路（主控振荡器）产生同步脉冲来同时触发发射电路和扫描电路，使两者同时工作。发射电路在同步电路发出的触发脉冲作用下，产生高频振荡波，一方面将此波送入放大电路进行放大，加至示波器的垂直偏转板上显示发射波；另一方面激励探头产生一次超声振荡，并进入人体。人体组织反射回来的微弱的回波信号经探头接收并转换成电脉冲后，由接收电路放大、检波后，送至示波器的垂直偏转板上并显示出来。另外，在同步脉冲作用下，在示波器的水平偏转板上加时基锯齿波电压—扫描电压，使荧光屏上显现出回波的波形与变化。 3.2 M型超声波诊断仪 M型超声波诊断仪是继A超之后发展出的辉度调制式仪器，诞生于1954年，至今临床上还在使用，目前主要用于心脏疾病的诊断，尤其用于观察心脏瓣膜的活动情况。M超与A超有共同之处，即都是利用探头向人体发射超声脉冲并接收反射脉冲。不同的是M超的发射波和回波信号加到了示波器的栅极或阴极。信号的强弱控制了到达荧光屏的电子束的强弱，反映到荧光屏上就是光点的明暗，即辉度调制。